1、海洋是維持人類生存和社會進步的重要基地，隨著經濟的不斷發(fā)展和科學技術的不斷進步，人們迫切需要開發(fā)和利用海洋資源。無線傳感器網絡以其部署靈活、成本低廉、覆蓋廣泛等優(yōu)勢成為人類認識和開發(fā)海洋資源的重要手段。由于水下電磁波衰減過快，因此一般采用聲波進行通信。但惡劣的水下環(huán)境，節(jié)點通信、能耗等問題都限制了水聲傳感器網絡的應用。壓縮感知理論利用信號的稀疏性，用少量的采樣值實現(xiàn)信號的精確重構，因此自提出以來就獲得了廣泛關注。在水聲傳感器網絡中應用壓

2、縮感知理論可以顯著降低數(shù)據(jù)收集數(shù)量，降低數(shù)據(jù)傳輸對節(jié)點能量和通信帶寬的要求，從而延長網絡生存時間。本文主要研究基于壓縮感知的三維水聲傳感器網絡數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。著重研究自適應分辨率數(shù)據(jù)重構以及能量高效的路由設計，并實現(xiàn)網絡生存時間和目標數(shù)據(jù)質量的折中。
　　首先，研究基于壓縮感知的數(shù)據(jù)自適應分辨率重構方法。為了解決水聲信道不穩(wěn)定性造成的匯聚節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量不足時重構誤差大幅增加的問題，提出在適當?shù)姆秶鷥冉档椭貥嫈?shù)據(jù)的分辨率的解決方

3、案。降低重構分辨率可以同時降低數(shù)據(jù)的稀疏度，進而達到減少重構誤差的目的。提出分辨率調整的機制以及基于誤差和分辨率的重構數(shù)據(jù)質量評價指標，根據(jù)該評價指標設計自適應分辨率調整方案，對于既定觀測值，自適應地調整分辨率以獲得質量最好的重構數(shù)據(jù)。
　　作為水聲網絡研究的基礎，水聲信道以其復雜性成為一個研究熱點。本文對水聲信道的能耗特點加以研究。介紹水聲信道的衰減、噪聲、帶寬等特性，設計傳輸能耗模型。根據(jù)能耗模型分析能量效率最高的最優(yōu)傳輸頻率

4、和傳輸距離。
　　其次，設計能量高效的三維水聲傳感器網絡路由協(xié)議。介紹了三種現(xiàn)有的三維路由算法，分別是分層路由VAPR、樹狀路由3DIAIR和分簇路由New LEACH。并結合樹狀路由和分簇路由的優(yōu)勢，提出Hybrid LEACH算法，并以延長網絡生存周期為導向，分析算法的參數(shù)設置。同時設計基于壓縮感知的與路由算法相適應的觀測矩陣構造方法和基于子網絡劃分的重構方法。
　　最后，結合路由協(xié)議與數(shù)據(jù)自適應分辨率重構方法，設計基于